吉林一號(hào)：我國(guó)最大的商業(yè)遙感衛(wèi)星星座

文/ 趙志遠(yuǎn)

2021年7月3日，4顆吉林一號(hào)衛(wèi)星（1顆寬幅01B和3顆高分03D衛(wèi)星）在太原發(fā)射中心，搭乘長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，順利進(jìn)入預(yù)定軌道，這是該星座的第13次組網(wǎng)發(fā)射。“吉林一號(hào)”是長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)光衛(wèi)星公司”）自主建設(shè)的商業(yè)遙感衛(wèi)星星座，也是我國(guó)重要的光學(xué)遙感衛(wèi)星星座。

多類型星座組網(wǎng)，多維信息采集

2015年10月7日，“吉林一號(hào)”一箭四星成功發(fā)射，是我國(guó)首次發(fā)射商用高分辨率遙感衛(wèi)星，同時(shí)開(kāi)創(chuàng)商業(yè)航天多項(xiàng)先河。4顆衛(wèi)星中包括光學(xué)A星，具有0.72米全色分辨率和2.88米多光譜分辨率；視頻01、02星，可對(duì)目標(biāo)區(qū)域凝視視頻成像；靈巧驗(yàn)證星，完成了首次國(guó)產(chǎn)高性能CMOS探測(cè)器及多模式成像技術(shù)的在軌驗(yàn)證。

2017～2018年，視頻03～08星分3次發(fā)射成功。視頻03星具有高敏捷機(jī)動(dòng)性能、多種成像模式和高集成電子系統(tǒng)，同時(shí)也是世界首顆米級(jí)彩色夜光成像衛(wèi)星。視頻04～08星在具備面陣視頻、夜光成像能力的同時(shí)，兼容了長(zhǎng)條帶推掃成像功能，并在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用了X波段高速相控陣實(shí)時(shí)數(shù)傳技術(shù)。

吉林一號(hào)衛(wèi)星

2019年1月21日，吉林一號(hào)光譜01、02星發(fā)射成功，可獲取5米全色分辨率、110千米幅寬和26譜段的遙感影像，同時(shí)具備天基測(cè)控和在軌圖像處理等功能，進(jìn)一步提升衛(wèi)星服務(wù)時(shí)效性和智能化水平。同樣是2019年，吉林一號(hào)高分03A、02A、02B星依次發(fā)射成功。高分03A星可獲取1.06米全色分辨率和4.24米多光譜分辨率遙感影像，具有成本低、功耗低、質(zhì)量小、高分辨率的特點(diǎn)。高分02A、02B星可獲取全色分辨率優(yōu)于0.75米、多光譜分辨率優(yōu)于3米的推掃影像，具備高分辨率、大幅寬、高速數(shù)傳等特點(diǎn)。

2020年，吉林一號(hào)星座先后補(bǔ)充寬幅01星和高分03系列9顆衛(wèi)星。寬幅01星整星質(zhì)量1.25噸，可獲取0.75米全色分辨率、3米多光譜分辨率、136千米幅寬的推掃影像，大幅提升亞米級(jí)大區(qū)域覆蓋更新能力。高分03系列由3顆視頻衛(wèi)星和6顆推掃衛(wèi)星組成，采用輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高度集成電子系統(tǒng)、高分辨率超輕量化低成本相機(jī)等創(chuàng)新技術(shù)，具有低成本、低功耗、低重量、高分辨的特點(diǎn)。

2021年7月3日，4顆“吉林一號(hào)”發(fā)射成功，其中包括高分03D02、03星，“內(nèi)蒙古一號(hào)”和“學(xué)而思號(hào)”。至此，“吉林一號(hào)”在軌衛(wèi)星數(shù)量增至29顆，可對(duì)全球任意地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)每天9～11次重訪，極大提升吉林一號(hào)衛(wèi)星星座的地物分辨能力、拍攝覆蓋能力及快速響應(yīng)能力。

“吉林一號(hào)”拍攝的阿聯(lián)酋·迪拜立交橋

“吉林一號(hào)”拍攝的深圳機(jī)場(chǎng)

綜合觀測(cè)支持廣泛應(yīng)用

“吉林一號(hào)”已構(gòu)成目前我國(guó)最大的商業(yè)遙感衛(wèi)星星座，涵蓋了亞米級(jí)寬幅、視頻多模式、寬波段多光譜等多種型號(hào)，提供大覆蓋、高精度、實(shí)時(shí)及時(shí)的衛(wèi)星遙感信息，可為國(guó)土資源監(jiān)測(cè)、土地測(cè)繪、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)、智慧城市建設(shè)、交通監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、水利、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域提供遙感數(shù)據(jù)支持。

農(nóng)林生產(chǎn)方面，“吉林一號(hào)”可以準(zhǔn)確提取大宗農(nóng)作物種植范圍、數(shù)量以及時(shí)空變化過(guò)程，為農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)資源普查、作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)控、土地確權(quán)等提供幫助，支持現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。如利用光譜衛(wèi)星的遙感影像，開(kāi)展吉林省全域玉米與水稻種植結(jié)構(gòu)的提取，通過(guò)豐富的譜段信息和較高分辨率的紋理信息，精度可達(dá)95%。

農(nóng)作物監(jiān)測(cè)方面，基于綠色植物光譜理論，“吉林一號(hào)”可開(kāi)展作物苗情、生長(zhǎng)狀況及變化的宏觀監(jiān)測(cè)。如根據(jù)山東省臨沂市的光譜影像，利用大蒜與其他農(nóng)作物在可見(jiàn)光、近紅外譜段的反射率差異，開(kāi)展大蒜種植結(jié)構(gòu)提取；通過(guò)地表溫度反演，基于地表溫度和植被指數(shù)構(gòu)建溫度植被干旱指數(shù)，監(jiān)測(cè)大蒜的旱情狀況。

海洋監(jiān)測(cè)方面，吉林一號(hào)衛(wèi)星可獲取全球船舶報(bào)文數(shù)據(jù)，利用AIS報(bào)文中所包含的船舶類型、航速、航向、目的港、經(jīng)緯度位置等信息，為用戶提供高頻次更新的全球船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，為全球物流分析、宏觀經(jīng)濟(jì)分析以及航道安全監(jiān)測(cè)等提供服務(wù)。同時(shí)通過(guò)多光譜儀與在軌智能處理功能的融合應(yīng)用，獲取目標(biāo)船舶的光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)洋事故大區(qū)域搜救。

森林防火方面，“吉林一號(hào)”可獲取地表長(zhǎng)波和中波紅外數(shù)據(jù)，對(duì)全球進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，通過(guò)全球晝夜地表溫度快速更新，監(jiān)測(cè)地表溫度變化，支撐防火預(yù)警、全球氣候變暖等分析。利用星上智能處理系統(tǒng)的火點(diǎn)識(shí)別結(jié)果，“吉林一號(hào)”可自主規(guī)劃任務(wù)，獲取火點(diǎn)區(qū)域的光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，并將點(diǎn)位傳遞給地面用戶，提升林火救災(zāi)響應(yīng)速度，為減災(zāi)救災(zāi)提供信息支持。

“吉林一號(hào)”還提供高分辨率夜光遙感影像，影像的空間分辨率高、譜段數(shù)目多、數(shù)據(jù)獲取快速靈活，可以進(jìn)行城市發(fā)展情況及人類活動(dòng)監(jiān)測(cè)等應(yīng)用。如利用夜光遙感數(shù)據(jù)，對(duì)城市某一時(shí)間段內(nèi)成像時(shí)間接近的多期夜間燈光影像進(jìn)行分析，可以反映住房空置率信息。

全鏈路發(fā)展，提效降本

從國(guó)際商業(yè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的定價(jià)情況來(lái)看，空間分辨率越高、時(shí)效性越好的遙感影像價(jià)值更大，尤其是3個(gè)月內(nèi)的亞米級(jí)數(shù)據(jù)占據(jù)最多銷售額。所以，商業(yè)遙感服務(wù)中，提高影像時(shí)效性是首要環(huán)節(jié)，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)技術(shù)和模式創(chuàng)新，提供多維度遙感服務(wù)滿足用戶個(gè)性化需求，創(chuàng)造更多價(jià)值。

為實(shí)現(xiàn)高時(shí)效性影像獲取，目前一個(gè)重要發(fā)展方向是建設(shè)遙感衛(wèi)星星座，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模衛(wèi)星組網(wǎng)，以及天基測(cè)控能力支持。有了足夠多的衛(wèi)星數(shù)量，影像的更新速度就會(huì)加快，而且產(chǎn)出隨投入線性增加，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)分散。與此同時(shí)，給衛(wèi)星安裝小型無(wú)線終端，利用中高軌衛(wèi)星進(jìn)行天基測(cè)控，可以在沒(méi)有建設(shè)全球地面站的情況下，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的分鐘級(jí)上注，縮短信息回傳時(shí)間，提升星座效能。

“吉林一號(hào)”拍攝的新疆烏魯木齊

“吉林一號(hào)”海上發(fā)射

針對(duì)高分辨率、高時(shí)效性的服務(wù)需求和實(shí)現(xiàn)路徑，長(zhǎng)光衛(wèi)星公司采用了全鏈路發(fā)展模式，產(chǎn)業(yè)布局包含航天裝備制造、衛(wèi)星在軌運(yùn)營(yíng)和遙感信息服務(wù)，并提出“提升熱點(diǎn)重訪能力，縮短大區(qū)域覆蓋周期，采集多維度信息”的星座建設(shè)目標(biāo)。

衛(wèi)星制造方面，采用“載荷即平臺(tái)”的設(shè)計(jì)理念，減少平臺(tái)結(jié)構(gòu)，高度集成軟硬件載荷，在保持高性能的同時(shí)大幅減輕衛(wèi)星重量。如吉林一號(hào)高分03A星，質(zhì)量?jī)H有39千克，實(shí)現(xiàn)1.06米分辨率，使用小型固體運(yùn)載火箭即可實(shí)現(xiàn)“一箭九星”發(fā)射，實(shí)現(xiàn)迅速部署星座，極大提升對(duì)地觀測(cè)分辨率和重訪能力。

按照規(guī)劃，“吉林一號(hào)”今年將實(shí)現(xiàn)60顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，具備全球任意地點(diǎn)30分鐘內(nèi)重訪能力。“十四五”期間實(shí)現(xiàn)138顆衛(wèi)星組網(wǎng)，具備全球任意地點(diǎn)10分鐘內(nèi)重訪能力。

“十四五”期間，長(zhǎng)光衛(wèi)星公司將圍繞“吉林一號(hào)”打造更新速度快、提取精度高、覆蓋范圍廣的產(chǎn)品體系，加大在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、環(huán)保、城市建設(shè)等領(lǐng)域高級(jí)應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，瞄準(zhǔn)國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略和大眾市場(chǎng)，積極拓寬市場(chǎng)渠道，創(chuàng)新服務(wù)模式，為用戶提供訂制化遙感信息，使衛(wèi)星遙感技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到更好應(yīng)用。